La2O3掺杂氧化铝气凝胶的制备与耐温性能研究

以仲丁醇铝为前驱体,采用溶胶-凝胶法结合丙酮-苯胺原位生成水技术,通过乙醇超临界干燥,制备出不同含量(1.5 mol%~12 mol%)La₂O₃掺杂的氧化铝气凝胶。采用电子扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X线衍射仪(XRD)、N₂吸附分析仪等仪器表征了La₂O₃掺杂对氧化铝气凝胶的微结构和耐温性能的影响。结果表明：La₂O₃的引入使氧化铝气凝胶的形貌由球状颗粒向大的片状结构转变。适量的La₂O₃掺杂能提高氧化铝气凝胶的比表面积,9 mol% La₂O₃掺杂的氧化铝气凝胶比表面积最大。通过La₂O₃掺杂,能够抑制氧化铝晶粒在高温下的生长和α-Al₂O₃的相变,提高氧化铝气凝胶的耐温性能。1200℃热处理后,La₂O₃掺杂的氧化铝气凝胶仍维持在θ-Al₂O₃,比表面积为86.5 m₂/g,高于未掺杂的氧化铝气凝胶(46 m₂/g)。     

纳米CeO2掺杂对烧结钕铁硼磁体表面Zn-Al涂层性能的影响

采用喷涂工艺在烧结钕铁硼磁体表面制备了不同纳米 CeO₂ 掺杂量的 CeO₂ / Zn-Al 复合涂层。 利用扫描电子显微镜、显微硬度仪、盐雾试验箱和电化学工作站对 CeO₂ / Zn-Al 复合涂层的微观结构、力学性能及耐腐蚀性能进行表征分析。 结果表明:CeO₂ 纳米颗粒较均匀弥散分布于 Zn-Al 涂层中,不仅能够增加 Zn-Al 涂层的硬度,而且可以提高 Zn-Al 涂层的屏蔽性能,CeO₂ / Zn-Al 复合涂层耐中性盐雾试验能力高达 720 h。 添加的 CeO₂ 颗粒能够隔绝 Zn-Al 涂层中的锌铝薄片之间的直接接触,起到绝缘作用,延长了腐蚀介质渗入钕铁硼基体的腐蚀通道。     

Mn掺杂提高IrO2-Ta2O5 电极在硫酸溶液中析氧的电催化活性

制备了不同 Mn 含量的IrO₂-Ta₂O₅-MnO_x电极。揭示了Mn含量对该类电极的物理和电化学特性的影响。结果表明,涂??覆的IrO₂-Ta₂O₅-MnO_x层由于其凹凸不平的多孔结构而具有较大的比表面积。少量Mn的加入抑制了活性成分IrO₂的结晶,并将其转化为Ir³⁺。适当地用 Mn 代替Ir可以显著提高 IrO₂-Ta₂O₅-MnO_x 电极的电催化性能。高的电催化活性、长的寿命和低的成本得益于 Mn 掺杂的电极具有更大的活性表面积,从而促进了硫酸溶液中氧的析出。     

La2O3含量对搅拌摩擦加工制备Ni /Al复合材料组织和性能的影响

采用搅拌摩擦加工方法在Al基体中添加不同La₂O₃含量的混合粉末(Ni+La₂O₃),制备 (Ni+La₂O₃)/Al复合材料。采用SEM、EDS、 EPMA及XRD对复合区微观结构及相组成进行分析,采用室温拉伸试验对 (Ni+La₂O₃)/Al复合材料力学性能进行了测试。结果表明,随着La₂O₃含量的增加,(Ni+La₂O₃)/Al复合材料的组织和性能先变好后变差。当La₂O₃添加量达到5%时,复合材料中Al₃Ni增强颗粒分布均匀、颗粒数量最多,块状的Ni粉团聚减少,其抗拉强度达到最大值215MPa,相比Ni/Al复合材料(抗拉强度176MPa),其抗拉强度提高了22%;当La₂O₃的添加量为7%时,复合材料中Al₃Ni增强颗粒含量减少,块状Ni粉团聚重新出现,抗拉强度下降至201MPa。     

CeO2在CeF3–LiF–BaF2熔盐中的溶解过程及电化学行为研究

本文研究了CeO₂在CeF₃–LiF–BaF₂熔盐中的溶解机理,并采用钼金属电极研究了生成的Ce(III)在CeF₃–LiF–BaF₂熔盐中的电化学行为。通过循环伏安曲线、计时电流法、恒电位电解法研究了Ce(III)的电解还原机理,并采用XRD、SEM、EDS对溶解反应产物和电解产物进行了物相、成分和微观组织分析。结果表明：CeO₂通过可与CeF₃反应生成CeOF进而溶解于CeF₃–LiF–BaF₂熔盐中,CeOF可被直接电解还原生成金属Ce,Ce(III)在Mo电极上的电化学反应是一个单步的三电子可逆过程,反应受扩散控制。     

定-转子反应器制备LiFe1-xMxPO4 (M= Mn, Ni)粉体及其性能研究

采用具有高效传质和微观混合性能的定-转子反应器制备了LiFe_1-xMn_xPO₄ (x=0.0, 0.1, 0.2, 0.3)和LiFe_1-xNi_xPO₄ (x=0.00, 0.03, 0.05, 0.07)粉体,分别用作正极材料制成电池后,采用电池测试系统测定了电池的电化学性能随温度的变化规律。结果表明,粉体颗粒呈类球形,尺寸分布均匀,粒径范围为5~10 μm,Mn和Ni的掺杂没有改变粉体的晶体结构。以LiFe_0.8Mn_0.2PO₄和LiFe_0.95Ni_0.05PO₄两种组成的粉体性能最好,在倍率0.1 C下,所得电池的首次充放电比容量在室温和50 _oC时,分别为153.2和155.7 mAh/g,及156.4和160.4 mAh/g;100次充放电循环后电池的容量保持率分别为95.4和96.5%,及93.8和95.0%。借助具有过程强化作用的定-转子反应器制备的Mn和Ni掺杂LiFePO₄正极材料的电性能得到显著提高。原因是定-转子反应器一方面可以制备颗粒尺寸均匀的粉体,另一方面又可使掺杂的Mn和Ni在粉体颗粒中均匀分布,两者同时提高了电池中Li₊的扩散速率,进而提高了锂离子电池的电化学性能和高温电性能。     

Al2O3/Ti2AlN复合材料在900℃,1000℃和1100℃空气中的氧化行为

利用综合热分析仪、背散射扫描电镜(BSE)和能谱分析(EDS)对Al₂O₃/Ti₂AlN复合材料在900 ℃,1 000 ℃和1 100 ℃/20 h空气中连续氧化20h后的氧化增重及氧化层截面进行了研究。结果表明：Al₂O₃/Ti₂AlN复合材料在空气中的氧化行为符合抛物线规律,在900 ℃,1 000 ℃和1 100 ℃/20 h氧化增重分别为2.78×10_-2 kg/m₂、10.4 ×10_-2 kg/m₂、21.9 ×10_-2 kg/m₂,抛物线速率常数相应为1.08×10_-8 kg₂/m₄s、1.44×10_-7 kg₂/m₄s、6.56×10_-7 kg₂/m₄s,氧化激活能为274 kJ/mol。氧化层主要由TiO₂和Al₂O₃组成的,连续的Al₂O₃次外层可以提高其抗氧化性能。氧化层结构的改变是由于氧化温度对Ti₄₊、Al₃₊由基体表面向外扩散和O_2-向内扩散的影响,以及TiO₂和Al₂O₃在不同温度下的形核生长速率导致的。对Al₂O₃/Ti₂AlN而言,控制材料与氧化气氛的界面是提高该材料抗氧化性能的关键。     

载体中ZrO2/Al2O3比对Pt/ZrO2-Al2O3催化剂性能的影响

相比汽油车而言,柴油车具有高效、低油耗的优势已得到广泛应用。本实验以ZrO₂作为改性剂,探究了ZrO₂与Al₂O₃的质量比对催化剂的影响。研究结果表明：随着ZrO₂的加入,Pt粒子先减小后增大;Pt粒子与载体的交互作用先增大后减小。活性实验数据分析表明,ZrO₂的最佳添加量为40 wt%,CO和C₃H₆完全氧化温度分别降低20 _oC 、25 _oC。贵金属在催化剂的分散度以及贵金属与载体的相互作用随着ZrO₂与Al₂O₃质量比的变化而变化。Pt粒子越小,其与载体的交互作用越强,这表明催化剂性能越强。     

铝掺杂改性钛基PbO2电极性能研究

采用阳极电沉积技术制备了金属铝掺杂改性的Ti/PbO₂电极,通过表面粗糙度测量仪,扫描电镜,X射线衍射仪、线性极化扫描和交流阻抗谱电化学测试和加速寿命试验对铝掺杂引起PbO₂涂层电极的物理化学特性的影响进行分析,并对铝掺杂改性的Ti/PbO₂电极对苯酚模拟废水电催化氧化降解行为进行考察。结果表明,Al₃₊添加可使得Ti/PbO₂电极涂层结晶细化、沉积均匀致密,表面粗糙度明显降低,结瘤缺陷改善;铝掺杂改性的Ti/PbO₂析氧电位升高,电荷传递及催化性能提高,但呈非单调变化,其中添加3mM Al₃₊制备电极的析氧电位最高可达到2.09V,导电性优异,电催化性能最佳,电化学稳定性高,其强化寿命可达到460h,比未改性电极寿命提高了100h。铝掺杂改性的Ti/PbO₂电极对苯酚模拟废水具有良好的电化学氧化降解能力,180min处理后苯酚去除率最高可达到93.6%,COD去除率最大可达到73.6%。     

改进型镁扩散法制备高临界电流密度MgB2超导体性能研究

本文采用一种改进型镁扩散法成功制备出密度达到1.95g/cm₃的MgB₂超导块材。论文研究了不同的热处理条件对MgB₂块材的超导转变温度(T_c)和临界电流密度(J_c)性能的影响。采用最佳热处理条件制备的MgB₂超导体T_c和J_c分别达到了38.1K和0.53MA/cm₂(10K,自场)。为了改进镁扩散法MgB₂超导体中弱的高场磁通钉扎性能,本文还研究了nano-Pr₆O₁₁和C掺杂对MgB₂超导体的临界电流密度和不可逆场(H_irr)的影响。结果表明C掺杂的MgB₂超导体临界电流密度在10K,6T下达到了10₄A/cm₂,该结果比未掺杂MgB₂超导体在同样条件下性能提高了两个量级,甚至比固态反应法制备的nano-C掺杂MgB₂超导体性能更好。利用该方法制备的nano-Pr₆O₁₁掺杂的MgB₂超导体在10K,2T下也比未掺杂样品J_c提高达9.4倍。根据大量的实验结果和理论分析我们提出基于改进型镁扩散法和化学掺杂,包括纳米粒子和C掺杂,很有可能是一种制备高性能MgB₂超导体非常有效的途径。     

B参杂对NiO/Ni(OH)2电极材料电容性能的影响

通过化学镀再电化学氧化的方法在铜片表面制备出带有微米微坑和微米微球的均一NiO/Ni(OH)₂和B参杂的NiO/Ni(OH)₂(B)两种电极材料,采用扫描电镜(SEM/EDX)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学技术对所制备的两种电极材料进行表征和电化学性能测试。SEM、XRD和XPS的测试结果表明, 所制备的两种电极材料由Ni、NiO和Ni(OH)₂组成,并且NiO/Ni(OH)₂(B)中B的参杂量可达14.6wt%。循环伏安测量和恒电流充放电试验表明,两种电极材料均具有较高的电化学活性和可逆性;在1 A/g的充放电电流密度下, 两种NiO/Ni(OH)₂和NiO/Ni(OH)₂(B)电极材料经历10000次充放电循环后分别给出了1380 和1930F/g的比电容, 显示出较高的比电容特性和良好的电化学稳定性;电化学阻抗谱表明NiO/Ni(OH)₂(B)电极材料较NiO/Ni(OH)₂电化学反应电阻降低了约2个数量级;Ragone曲线揭示了所制备的两种电极材料具有较高的功率密度和较低的能量密度。B的参杂使得NiO/Ni(OH)₂(B)电极材料表面氧化物含量增大并且形成微米微球形貌,增大了电极表面积以及与电解液的接触和润湿作用,降低了电极材料表面能带带隙能,从而导致较小的电化学反应电阻和电导率的提高是其显示优异赝电容性能的主要原因。     

Preparation of nanometric CeO2–ZrO2–Nd2O3 solid solution and its catalytic performances

A kind of nanometric CeO₂–ZrO₂–Nd₂O₃ (CZN) solid solution for a carrier in the automotive three-way catalysts was synthesized by a coprecipitation method and characterized by means of X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), nitrogen adsorption–desorption (BET), scanning electron microscopy (SEM) and oxygen storage capacity (OSC). For the purpose of comparison, an unincorporated CeO₂–ZrO₂ (CZ) was also synthesized. The XRD measurements disclose the prepared CeO₂–ZrO₂–Nd₂O₃ have a face-centered cubic fluorite structure and nanoparticle sizes. According to the results of XPS, Nd³⁺ ions can enter the CZ lattice and form a homogenous solid solution. Oxygen storage capacity measurements reveal that CeO₂–ZrO₂–Nd₂O₃ display high oxygen mobility at a low temperature. The results of the activity tests show that the catalyst exhibits good three-way catalytic activity and fairly wide range of air-to-fuel ratios.     

纳米稀土CeO2掺杂对Ni-Fe-Co-P合金镀层性能的影响

利用喷射电沉积技术制备了Ni-Fe-Co-P-CeO_2复合镀层。通过SEM、XRD、EDS等测试了复合镀层的表面形貌、截面形貌、物相结构和组成成分,同时,表征了复合镀层的硬度、耐磨和耐蚀性能,探究和分析了纳米稀土CeO_2颗粒浓度对镀层性能的影响。结果表明:该多元复合镀层为非晶态结构;随着镀液中CeO_2颗粒浓度的增加,复合镀层的显微硬度、耐磨性和耐蚀性均呈先增强后减弱的趋势;镀液中CeO_2颗粒浓度为1 g/L时,复合镀层的表面均匀致密,其HV_(0.1)显微硬度达到最大值5982 MPa,且具有最优的耐磨和耐蚀性能。     

酸蚀刻剂对钛基体及其IrO2-PbO2涂层表面形貌及电化学性能的影响研究

采用热分解法制备Ti/IrO₂-PbO₂阳极,深入研究硫酸、硝酸、盐酸、草酸、盐酸/草酸蚀刻顺序对Ti/IrO₂-PbO₂阳极性能的影响规律,借助场发射扫描电子显微镜、X射线衍射、循环伏安法、线性扫描伏安法、电化学交流阻抗谱、加速寿命试验等考察钛基体及氧化物涂层的形貌、结构及电化学行为。结果表明：钛基体在双酸中的腐蚀效果优于单酸,获得更致密更均匀的表面结构。双酸腐蚀使钛表面拥有完整的TiH_x晶型,有助于提高涂层负载量,增强活性层与基体的结合力。改变双酸蚀刻顺序对阳极电化学性能有一定的影响。草酸/盐酸蚀刻剂处理Ti/IrO₂-PbO₂阳极具有最佳的电催化活性与最长的加速寿命。     

Capacitance performance enhancement of TiO<Subscript>2</Subscript> doped with Ni and graphite

Nano-amorphous TiO₂ was prepared by a sol-gel method. The results of X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) show that the composite electrode material (TiO₂-NiO-C) is made of powder with a grain size of 36.2 nm. Doping of nickel and graphite can increase the electrical conductivity and the specific surface area of nano-amorphous TiO₂. The electrochemical properties of TiO₂-NiO-C, such as self-discharge, leakage current, and cycle life, were studied using cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and charge-discharge test. With a charge-discharge current density of 500 mA/g, the specific capacity of the TiO₂-NiO-C composite material reaches 12.88 mAh/g. Also, the expense of capacity is only 3.88% after 500 cycles. The electrochemical capacitor with the electrode material of TiO₂-NiO-C shows excellent capacity and cycling performance.     

石墨烯载体上直接合成具有Pt(100)择优取向的催化剂及其电催化性能研究

以石墨烯为载体,乙二醇为还原剂,采用油浴法,通过加入不同添加剂作为形状导向剂合成了Pt(100)晶面择优取向的催化剂,并探讨了催化剂的性能。利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、感应耦合等离子原子发射光谱 (ICP-AES)及扫描电镜(SEM)对所合成的催化剂进行微观表征,利用电化学工作站对所合成的催化剂进行电化学性能测试。结果表明,添加KBr参与合成的Pt(100)晶面取向的催化剂,其微观粒子的立方体形貌最为规整,且形成最彻底。同时,其电催化性能最优,电化学活性表面积为42.43m2/g,对乙醇氧化的峰值电流密度为417.67A/g,1100s的稳态电流密度值为149.50A/g,对乙醇催化氧化反应的活化能最低,对乙醇氧化峰电流密度保持率为82.26%。     

水热电沉积法生长Co9S8薄膜电极

采用水热电沉积法在泡沫镍基体上原位沉积Co_9S_8薄膜,并对其形貌、组成、结构和电化学性能进行表征和测试。结果表明,镍基Co_9S_8薄膜呈花瓣片状,并具有优异的电化学性能,其在电流密度为10mA/cm~2时,比电容可高达2538.7 F/g。即使电流密度扩大至50 mA/cm~2时,比电容依然可达1930.7 F/g。经过1000次循环(电流密度为20 mA/cm2),比电容仍可达为1825.2 F/g,电容保有率72.8%,经过1500次循环后,电容保有率61.4%。